从秒杀活动看akka设计思想

秒杀活动在我们看来并不陌生,抽取问题就几点:

1.高并发性,客户量或流量非常大,需要通过负载缓解压力
2.业务实时性,需要即时请求响应
3.数据一致性,需要对事务完整做进一步检查

 在活动中,一定不可能是单节点服务器进行操作,不说服务器压力,光是上下行流量就能撑爆带宽,所以分布式技术在高并发场景下应运而生,传统的SSM架构无非是通过Dubbo、Spring Cloud这样的分布式服务框架去解决消息的路由传递,辅以业务锁,事务和队列等技术去解决这类型问题。

 如果使用Actor模型进行分布式计算,在akka中,可以将库存抽象成Actor集,用户发出的请求抽象为对这些actor集合接收到的消息,也就是一个SKU对应一个actor。这不就是队列吗?因为actor就是使用队列来接收消息的,这跟传统的使用消息队列解决问题很相似,但还是有所区别,传统的队列只用来解决并发问题,因为解决并发的根本问题就是局部串行化,而使用Actor模型除了使用队列串行并发之外,还进行了分布式的业务逻辑运算,分散了计算能力,传统的方案可能就是将用户的请求放入队列中,然后使用多个消费者处理这些请求,很难做到分布式,如果做成了分布式,那就跟akka差不多了。

 上边说到将库存抽象为Actor集,意味着商品库存有多少,就有多少个actor。这不会把内存占满吗?这个问题完全不需要担心,首先,抢购的商品库存一般都比较少,第二点,每个actor自身的大小只需要400左右字节,加上商品的属性计4K,1G内存可以拥有25万多个的actor,并且这些actor可以存在于不同的内存中,理论上只要你有足够的内存,就可以有无限的actor去支持你的商品抢购。

 比较困难的是消息的路由传递这一点,假设有一个用户A,他发送了一个抢购请求,这个请求对应的是哪一个具体的actor呢?如果随机发送,那么用户A又发送一个抢购请求,不就会抢购到多个商品了吗?传递一个标记信息给商品actor?如果该商品actor被别人抢购了,如何反应呢?提示失败?不行,因为还存在很多其他未被抢购的actor。转发消息给其他actor?这会导致两点问题,一是整个系统会因此增加大量的无效信息进入actor的MailBox中,二是会造成大量actor在处理消息的发送上耗费时间。

 上面提到的问题,可以使用一个或一些actor充当分发器进行处理,使用一些算法,如一致性Hash算法,给予商品和用户一个固定的Hash值,总是比较用户ID的Hash和商品的Hash,将用户消息路由给最接近用户Hash的商品Hash的商品actor上就可以了,但是这个Hash算法必须尽可能分散用户和商品,避免出现热点。这里是第二个难点。

 还有就是需要将商品的MailBox类型修改为有界队列。从逻辑上来说,每个商品是一个actor,只能接收一个用户的请求消息,另外为了避免消息过多使得内存满载,必须设置为有界队列,当然队列长度是要大于1的。这里还需要一个作为分发请求的relayActor负责处理后边的请求,若抢购时,队列首请求成功抢购,则该actor负责分发后面的消息到其他的商品actor,以保证所有请求都得到处理。超过这个长度的消息怎么处理呢?在商品被成功抢购之前,可以直接丢弃,因为该请求已经是一个无效请求了,但是这里又有一个问题,队列里有请求并不意味着商品的抢购成功,如果逻辑事务触发,或者数据库写入失败,这时候就可以分配给后面的其他客户。

 最后需要计算的是当前商品的库存量,这里也需要一个actor,每个商品actor启动时,给stateActor发送一个消息,当商品被成功抢购之后,给state发送一个消息,同时stop自身,这样state就可以通过自身的邮件队列异步获取当前的库存了。

 数据库落库的实现是一个抢购活动的真正完成的标志,因为只有在数据库中写入订单才是抢购成功,那么该如何实现呢?首先,N个商品每个都会有抢购请求,那么就会有N个写数据库的操作,如果为每一个商品actor创建一个数据库连接,那就数据库分分钟就炸了。这里有两种解决方案,一是使用商品actor本身的stateAggregation来完成,当actor触发stop之后,进行数据库更新,二是额外使用单独的actor进行处理。我的建议是使用额外的actor进行处理,因为可能会在1秒钟之内有一万个商品actor触发了stop,这时数据库的压力和上边说的就是一样的,使用额外的actor处理就有点像我们传统使用的MQ操作。

 当然这里最好还是使用批量写的操作方式,因为抢购是一个瞬时并发性很高的操作,这意味着我们对数据库操作也是在短时间内完成的,我们可以将数据库操作的请求进行累积,设定一个执行间隔,这样就可以有效缓解数据库的压力。

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